Accessory minerals to U, Th, REE in sandstones and conglomerates of Archean Pongola Basin (South Africa)

In South Africa, the Pongola Supergroup was deposited on the craton Kaapvaal about 3 Ga years. The Mozaan group based on the basal Nsuze group and contains mudstones, arenites, sandstones and conglomerates. In this type of conglomerate, uranium and gold mineralization deposits have been recognized in the world, Canada, Brazil, Australia and South Africa. Small mineralization have been proved to in the Mozaan group, very different from those that have been exploited in the the neighbor of the Witwatersrand Basin. The petrographic, mineralogical and geochemical work concerns basal conglomerate and sandstone formations of Mozaan Group in Denny Dalton. It is based on the study of two cores where uranium mineralizations have been recognized. Particular attention was focused on the detrital material, because in these conglomerates, the deposits are placer type with the remobilizations more or less marked. The detrital grains identified associated with the detrital pyrite are frequent monazite, titanium oxides, thorium uranium minerals (coffinite, thorite, and thorianite), zircon, apatite, chromite and other sulphides (chalcopyrite, arsenopyrite). The source rock is likely acidic material with low basic contribution and metamorphic.The mineral morphology suggests a short transport the source to the Pongola basin. Petrographic and chemical analyzes show that characterize the different diagenetic mineralization and hydrothermal processes that have affected the Mozaan group. New observations were made on uranium minerals with the detection of phospho-coffinite, aluminous hydrated rare earth phosphates and highly developed alterations affecting monazite grains. These mineral assemblages reveal a diagenesis with the flow of acidic fluids as evidenced by the presence of pyrite and APS in the secondary porosity of the rocks. Detrital and authigène uraninite grains were not observed in this study. The most likely hypothesis is that the uranium mineralized zones comes from the weathering of monazite grains to 2.54 Ga by acidic fluids. Remobilization is done in open and uranium mainly crystallizes edges of pyrite grains in the form of phospho-coffinite.; En Afrique du Sud, le supergroupe Pongola s’est déposé sur le craton du Kaapvaal à environ 3 milliards d’années. Le groupe Mozaan repose sur le groupe basal Nsuze et contient des pélites, des arénites quartziques, des grès et des conglomérats. Dans ce type de conglomérat, des gisements d’uranium et des minéralisations d’or ont été reconnus dans le monde, au Canada, au Brésil, en Australie et en Afrique du Sud. Des petites minéralisations ont été avérées dans le groupe Mozaan, très différentes de celles qui ont été exploitées dans le bassin voisin du Witwatersrand. Ce travail pétrographique, minéralogique et géochimique concerne les formations conglomératiques et gréseuses basales du Mozaan Group dans le Denny Dalton. Il est fondé sur l’étude de deux carottes dans lesquelles des minéralisations en uranium ont été reconnues. Une attention particulière a été portée sur le matériel détritique car, dans ces conglomérats, les gisements sont de type placer avec des remobilisations plus ou moins marquées. Les grains détritiques identifiés associés à la pyrite détritique, sont la monazite fréquente, les oxydes de titane, les minéraux d’uranium thorium (coffinite, thorite, thorianite), le zircon, l’apatite, la chromite ainsi que d’autres sulfures (chalcopyrite, arsénopyrite). La roche source est vraisemblablement de matériel acide avec un faible apport basique ainsi que métamorphique. La morphologie des minéraux suggère un transport court de la source vers le bassin de Pongola. Les analyses pétrographiques et chimiques mettent en évidence les différentes minéralisations qui caractérisent les processus diagénétiques et hydrothermaux qui ont affecté le groupe Mozaan. Des observations nouvelles ont été réalisées sur les minéraux d’uranium avec la mise en évidence de phospho-coffinite, de phosphates alumineux hydratés de terres rares et des altérations très développées qui affectent les grains de monazite. Ces assemblages minéralogiques révèlent une diagenèse avec la circulation de fluides acides comme l’atteste la présence de pyrite et des APS dans la porosité secondaire des roches. Aucun grain d’uraninite détritique ni d’uraninite authigène n’a été observé dans cette étude. L’hypothèse la plus vraisemblable est que l’uranium des zones minéralisées provient de l’altération des grains de monazite à 2.54 Ga par des fluides acides. La remobilisation se fait en milieu ouvert et l’uranium cristallise essentiellement en bordures des grains de pyrite sous forme de phospho-coffinite.